¿Cómo detener repentinamente el motor paso a paso sin vibración?

Habrá vibraciones debido a la repentina parada del sistema. Si o no "causará una gran vibración" es realmente su discreción.

Para entender lo que está sucediendo, el eje del motor tiene cierta inercia. El momento angular del eje se indica con I * w, donde "I" es el primer momento de inercia del eje (en kg * m ^ 2), y "w" (omega) es la velocidad angular (en rad / segundo). El par generado en el motor es análogo a la fuerza generada cuando un objeto en movimiento se detiene repentinamente. Por lo tanto, T = dL / dt, donde "T" es el par (en N * m), y "dL / dt" es el cambio en la velocidad angular (L) por unidad de tiempo. Obviamente, no puedes detenerte al instante, ya que eso requeriría un par de torsión infinito, pero puedes detenerte bastante rápido.

Si desea resolver realmente la dinámica del sistema, debe comprender los sistemas de segundo orden lineal e invariante en el tiempo (LTI). Esencialmente, puede analizar su motor paso a paso para determinar su inercia (término de segundo orden), amortiguamiento (término de primer orden) y elasticidad (término de orden 0), luego use la ecuación:

  

I * theta '' + b * theta '+ k * theta = T = dL / dt

En esta ecuación, yo es tu momento de inercia, b es tu amortiguación y k es tu elasticidad. Theta (y sus derivados del tiempo) representan su ángulo. Podría usar un solucionador (como Mathematica / WolframAlpha o MATLAB / Octave) para resolver el sistema dadas sus condiciones iniciales.

Por supuesto, como es probable que tanto "b" como "k" sean pequeñas, su sistema se parece más a:

  

I * theta '' = dL / dt

que es mucho más fácil de resolver.

Si lees más sobre esto, podrías simular tu sistema de frenos para poder ver las oscilaciones si te detienes de inmediato, y encontrar un dL / dt (o par de frenado) que cree la disminución óptima en el tiempo de la velocidad.

Si desea obtener más información, consulte estos enlaces:

Wikipedia

MIT OCW

Dartmouth

Hay dos tipos de motores paso a paso, los regulares y los híbridos. La función de energía potencial es muy diferente alrededor de los polos entre ellos. Específicamente, la función de energía potencial en un motor híbrido es de fondo plano mientras que la regular es parabólica. El resultado final de esto es que los motores híbridos están muy poco amortiguados en el polo y oscilan fuertemente en cada paso. Motores de paso regulares, menos. A la inversa, la forma de la energía potencial hace que sea muy difícil hacer micro pasos de los motores de paso regular, pero más fácil de micro paso de los motores de paso híbridos. Consulte el manual de "diseño de motor paso a paso de plano de fase" de la Universidad de New Hampshire. Si traza el PPS del motor paso a paso en comparación con el torque de extracción, encontrará que hay una frecuencia de resonancia, donde el par de extracción se aproxima a 0. Para impulsar con éxito un motor paso a paso, debe comenzar a una tasa de PPS por encima de la frecuencia de resonancia, o perderá pasos A medida que avanzas por la resonancia. Cuando se detiene, si reduce la velocidad al PPS mínimo, es decir, la resonancia, y luego intenta detenerla, se excitará la resonancia y puede oscilar varios pasos. Estas son las dinámicas del motor, y cualquier almacenamiento de energía en los mecánicos conectados también debería tenerse en cuenta. Es mejor utilizar un motor de CC y un pequeño codificador de cuadratura óptica analógico, como el Avago HEDS9710, 200LPI = 800counts por pulgada, y cada conteo puede subdividirse por un A / D en 256, por un total de 204800 "count" por pulgada Estos codificadores no son caros, o consiga una impresora de inyección de tinta HP antigua y obtenga no solo dos codificadores, sino también la rueda / tiras de código. La alta resolución permite controlar la velocidad del motor a velocidades muy bajas. Si tiene un servo digital con un período de 1 kHz y los conteos mínimos utilizables son 4, entonces la velocidad del motor de CC con resolución mínima es de 4000/204800 pulgadas por segundo o 0.02 pulgadas por segundo. Esto está casi fuera del ámbito de la fricción, y en la ficción. Entonces, cuando se "detiene", el mecanismo entrará inmediatamente en la posición y se detendrá. Sin timbre ni ruido.